Phenomenological study of physics beyond the Standard Model by neutrinos

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現在建設中である日本のT2HK実験とアメリカのDUNE実験では、CP位相が決定されると期待されている。一方、これまでの解析では地球密度の不定性は考慮されて来なかったが、CP位相を精度良く測定するには、地球物質密度の不定性がCP位相の測定にどれだけ影響するかも考慮する必要が出てくる時代になってきた。特に基線長の長いDUNE実験では、物質効果が大きく影響するため、地球密度不定性を考慮することが必要である。地球の物質密度の不定性については、地球物理の研究者Geller-Hara(2001年)によって、5%程度が妥当であると議論されているが、この研究では密度の不定性が悲観的な場合も含めて、0%、5%、10%の場合にCP位相の測定値の精度について調べた。その結果、基線長の長いDUNEでは、物質効果が比較的大きいため、無視出来ない効果が存在することがわかった。研究代表者による昨年の研究により、(3+1)-スキームで新たに現れる混合角θ(41)、θ(42)、θ(43)のうち、(i) θ(41)≠0、θ(42)=θ(43)=0の場合と(ii) θ(41)=0、θ(42)≠0、θ(43)≠0の場合に、それぞれ２種類間の混合の問題に帰着することが示され、解析的なニュートリノ振動確率の解析的表式が与えられている。一方、LSND実験とMiniBooNE実験の結果はθ(41)≠0、θ(42)≠0の場合に対応し、高エネルギーの場合でも物質中におけるニュートリノ振動の確率を解析的に表すことは難しいことが知られている。この研究では、θ(41)≠0、θ(42)≠0の場合に、それぞれの混合角が小さいと仮定し、混合角に関する摂動論で解析的表式を与えた。その結果、ニュートリノモードではν(e)⇔ν(s)の混合角が増幅され、反ニュートリノモードでは反ν(μ)→反ν(s)の混合角が増幅されることがわかった。